测绘工程硕士论文范文篇一
第一章 绪论
1.1 选题依据
随着社会的发展，我们赖以生存的土地日益稀缺。“十分珍惜和合理的利用每一寸土地，切实保护耕地”[1]已被作为一项基本国策在《中华人民共和国土地管理法》中被提出，人们也越发重视土地的利用与保护。对于特殊区域经济的发展，煤矿开采起到了重要的促进作用。因此，我们要重视合理的利用和保护煤矿区的土地和生态环境。对比煤矿区开采前后发生的土地利用变化并分析其变化趋势，对于矿区规划和预测未来的土地利用尤为重要。这些年来，采矿业确实是长治市经济增长的支柱产业，但是开采的任意性导致了该地区生态环境的恶化，出现了许多自然灾害如水土流失、植被破坏、矿区灾害频发、土地破坏等，对比来看，土地破坏最为严重。截止到 2012 年，山西省总面积的八分之一都是煤矿采空区，有 20000km2左右，其中因私挖滥采而形成的污染、塌陷、裂缝损毁的面积占了很大一部分。按每开采万吨煤地表平均塌陷 0.2hm2来推算的话，即使山西省的煤炭产量每年 7 亿吨，每年新增的塌陷地是 140km2，长此以往，山西省的生态环境和土地将不堪重负。长治地区因赋存大量的煤炭资源更是如此，随着煤炭开采量的增加，其土地破坏状况更加严峻。因此分析长治地区井工开采引起的土地破坏状况和趋势，并及时提出有效的治理措施，是长治地区煤矿区生态环境建设的当务之急。
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1.2 国内外研究进展
煤炭资源的大规模开采给煤矿区带来的生态环境破坏、生物多样性减少、水土流失增加等一系列问题，已经引起了国内外的广泛关注。许多国家如中国、德国、美国、巴西等都制定了相应的法律法规保证矿区土地的合理高效利用，同时开展了大量针对矿区土地利用变化的研究工作，并且已取得一定进展[2]。如：Legg 针对煤矿区的土地复垦以及井工开采引起的环境问题进行了定性评价；christian 和 wolfgang 通过地下水模拟，利用遥感和 GIS 技术分析了井工开采引起地表植被和地下水变化以及地表变形三者之间的相互作用关系[2]；venkataraman 等运用遥感数据定性分析了煤炭开采对煤矿区内水体、植被和土地利用的影响程度；曹银贵等深入研究了安太堡煤矿露天开采引起矿区土地利用变化的驱动因素；郭达志等通过实地调查晋城、铜川等矿区的沉陷情况和环境，运用遥感等先进技术全面分析了其在煤矿区生态环境监测中应用的可行性；张新等在煤矿区的土地复垦工作中运用了 ArcInfo 软件；谢宏全等依据国内外分类体系的研究现状，提出了建立矿区土地利用分类体系的原则[5]；盛业华、杜培军等探讨了遥感技术在工矿区地表演变监测中的应用；
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第二章 长治地区井工开采损毁土地分析方法及相关理论
2.1 煤炭开采对土地的损毁分析
露天开采与井工开采是煤炭开采的两种不同开采方式，土地的损毁程度和形式因开采方式的不同而有所差异。露天开采损毁土地的主要方式为剥离层、煤矸石和挖损压占；井工开采损毁土地的主要方式为煤矸石压占和地表塌陷；对矿区土地的占用通常发生在矿井基建期，例如大规模机械碾压、开挖、风井建设和工业场地占用等；煤炭开采过程中引起煤矿区土地污染的有洗煤、选煤和开采堆放等，这些都导致了煤矿区土地的功能和地表形态发生很大变化。(1)塌陷地塌陷作为一种煤矿区井工开采引起的土地损毁现象，是一种动力地质过程即土体和地表岩在人为或自然因素的作用下向下陷落，并在地面形成塌陷坑的现象[9]。按照损毁程度和损毁形态塌陷可分为两类，一类是平缓下沉盆地，虽然形成极其缓慢但影响范围较大，是开釆倾角小于 45°、深厚比大于 20 倍的煤层或者较深的急倾斜煤层引起的；另一类是开采厚煤层或较浅的急倾斜煤层形成的台阶状断裂和漏斗状陷坑，这类塌陷虽然发生频率低范围小，但突然发生可产生严重危害。通常塌陷容积约占开采体积的一半左右，塌陷最大深度占开采煤层总厚度的百分之七十到八十,塌陷面积约为开采煤层总面积的 1.2 倍，从而使地表下沉盆地原有标高下降；高潜水位的煤矿区土地盐碱化或形成沼泽地和季节性积水区；地表坡度改变加剧了土地荒漠化和水土流失，土壤肥力降低；此外裂缝和台阶还会出现在地表移动盆地的边缘地带[10]。
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2.2GIS 空间分析方法
空间分析技术的应用，主要是通过对原始模型和数据的实验观察来实现的，从而获得可以作为决策空间行为依据的新的知识和经验。因此 GIS 和计算机地图制图的最大不同是其突出的空间分析功能[11]。空间分析属于 GIS 的核心功能，其主要的分析方法有网络分析、空间统计分析、叠置分析和缓冲区分析这四种，它丰富的内涵对地理数据的应用起重要作用。空间统计分析的方法主要有：自相关分析、趋势分析、统计分析、专家打分模型和回归分析这几种。通过选择合适的空间尺度、了解空间分布的特征来进行空间分析的方法即空间自相关分析[12]；趋势分析主要是预测或内插地理要素实测数据点间时空分布不足的部分，这个过程主要利用数学模型对其地理特征的时空分布情况进行模拟来完成；常规的统计分析主要统计分析数据集的方差、均值、峰度系数、频数和总和等参数[13]；将相关因素按其对结果影响的重要性排列，得出各影响因素的权重，进一步对每一影响因素内部进行分类，根据各类因素对结果的影响打分，进而得到各类影响因素对结果的影响，进行复合排序最终可以得到作为决策依据的各类影响因素对结果影响程度的大小，该模型称为专家打分模型；回归分析主要的分析方程包括对数回归、线性回归、多元回归和指数回归等，主要分析两组变量或多组变量间的相互关系。所谓叠置分析就是通过把两层地图或多层地图要素叠加，从而生成新要素层，生成的新要素层拥有原来要素层的所有属性。为了解决用户提出的问题满足用户需求，叠置分析通常按照一定的数学模型对新要素属性进行计算分析。因此叠置分析不只是简单的产生了新空间关系，更重要的是通过对输入数据层的属性进行综合生成了新属性关系。
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第三章 研究区概况 ...... 17
3.1 自然条件概况 .... 17
3.2 社会经济概况 .... 19
第四章 长治地区井工开采引起土地损毁现状......... 21
4.1 煤矿区土地利用现状分析 ........ 21
4.2 井工开采引起土地已损毁状况分析 ....... 31
4.3 井工开采拟损毁土地预测 ........ 36
4.4 井工开采拟损毁土地预测结果 .... 444
4.5 拟损毁土地状况分析 ..... 47
第五章 长治地区井工开采引起土地利用变化分析 ........ 51
5.1 矿区土地利用结构变化 .......... 51
5.2 矿区土地利用数量变化 .......... 52
5.3 矿区土地利用变化空间演变分析 ......... 53
第六章 长治地区井工开采引起土地损毁趋势分析
6.1 井工开采引起土地损毁趋势分析
由搜集到的长治地区 70 个煤矿的资料，可得到这些煤矿的开采时段即损毁时段，不难发现随着煤矿开采工作的推进，煤炭产量增加，损毁土地面积增大。我们以每开采5 年为一个阶段从 2011 年开始，用 ARCGIS 工具，将每开采 5 年的长治地区煤矿区土地利用现状图叠加，统计分析，得到各土地利用类型的变化情况和长治地区井工开采引起煤矿区土地损毁的趋势如下图。由上图可看出长治地区井工开采引起煤矿区土损毁的趋势。其中，耕地、林地和草地损毁面积较大而且变化起伏较大。林地和草地在 2011 到 2021 年间随着煤矿开采量的增加，损毁面积逐渐增大，在 2021 年损毁面积最大，随后随着煤炭开采量的减少，损毁面积逐渐减小；耕地在 2011 到 2016 年间损毁面积较大，在 2016 年损毁面积最大，随后随着煤炭开采量的减少，损毁面积逐渐减小；其他土地随着煤炭开采量的增加在2026 年损毁面积最大，随后减小；城镇村及工矿用地在煤矿开采开始阶段 2011 到 2016年损毁面积较大，随后损毁面积逐渐减小；在整个开采过程中交通用地和水域损毁面积较小，而且随煤炭开采量的增大损毁面积变化不大
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结论
本文以长治地区井工开采煤矿区为研究对象，以长治地区各县的土地利用现状图及台帐数据作为主要数据源，结合地形图、土地利用规划图及其他统计数据、文献资料，采用 MAPGIS 工具，对矿区开采前土地利用信息提取处理。然后用 ARCGIS 工具的空间统计分析功能，对长治地区煤矿区土地利用现状和已损毁土地利用类型及空间分布特征进行了初步分析。进而用 ARCGIS 的缓冲区分析功能预测出开采后拟损毁土地类型面积和损毁程度。再对开采前后土地利用情况进行叠置分析，从结构、数量和空间方面分析了开采前后土地利用类型、面积和格局的变化。在获取矿区开采前后土地利用变化数据的基础上，以 5 年为一个损毁阶段，分析了长治地区井工开采引起煤矿区土地损毁的趋势和主要驱动因素，进而提出长治地区煤矿区土地可持续利用的可行性建议，为实现煤矿区生态和经济的可持续发展提供一定的指导意义。主要得出结论如下：
(1)土地利用结构方面：长治地区因水文和气候条件良好，土壤肥力较高，且煤矿区中部和南部近似平地所以适合在该地区进行农业生产。因此耕地和林地在长治地区煤矿区开
